1950年毅然投身到新中国的科学事业。同年随解放军进西藏，担任中央文委西藏工作队队长，收集康藏高原第一批珍贵的地质资料，为解决康藏高原地质发展历史和找矿勘探奠定了基础。1956年担任祁连山地质综合考察业务领导，对祁连山地区古火山活动，基性——超基性和区域地质发展作了大量调查工作，填补了这一空白地区地质图。为解决我国急需铬、镍资源，对基性、超基性岩的研究取得重要成果，获当年度中国科学院三等奖，出席全国先进工作者大会、同年加入中国共产党。1958年，担任金刚石研究课题的组织领导任务，深入湖南等地调查，作出了成绩。同年，领导创建我国第一个同位素地质研究室。该研究室在1962年提出了我国第一批同位素地质年龄数据，填补了我国这门学科的空白。1961～1962年，承担刚刚开展的铀矿地质业务领导工作，两年中，足迹踏遍大江南北的矿床地，为中国新兴的铀矿事业做出了贡献。他积极参加我国第一个全国科学长远规划工作。作为中国地质学会副秘书长，积极组织全国地质科学学术活动、技术交流，多次出国考察，参加国际学术会议，热情宣传新中国科学成就，促进国际交流。在回国近20年中，历任中国科学院地质研究所、地球化学研究所研究员、研究室主任、所党委委员、所学术委员会秘书、全国登山协会顾问、地质学报编委、中国地质学会副秘书长等职。1968年4月26日，在林彪、“四人帮”极左路线的摧残迫害下，含冤逝世，终年57岁。1978年10月26日，中国科学院、中共贵州省委批准，在贵阳举行追悼大会，为李璞彻底平反昭雪，恢复名誉。